【正文】 ） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 19 將已知數(shù)據(jù)代入式（ ）得： G%? 則氨分離器的分離液氨占 %，冷交換器分離液氨占 %。因此，在冷交換器中分離出的液氨應(yīng)與出口氣成平衡。 已知氨分離器入口氣組成 Fi即 11 點值，設(shè) F=1 kmol 表 氨分離器入口氣組分含量（ 11 點） 組分 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) % % % % % 100% 查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計手冊 下冊》 【 3】 表 144 可得 t11=35℃， P11=下組分的相平衡常數(shù) mi如下表： 表 相平衡常數(shù) 相平衡常數(shù) NH3 H2 N2 CH4 Ar mi 先設(shè)入口氣液混合物量 F=1 kmol 并假定ε≤ 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 17 以 V/L= 代入（ ）計算 則液相中各組分的量：iL=/1iiFV L m?? LNH3= iiFV L m = LH2= iiFV L m=+1= kmol LAr= iiFV L m??=+1= LN2= iiFV L m=+1= 表 氨分離器入口液的量 kmol（ 11 點） 組分 NH3 H2 N2 CH4 Ar 物質(zhì)的量 液相總量： L=iL?=++++ = kmol 分離后氣相總 量： V=F－ L== kmol 計算氣液比：（ V/L）′ =(V/L)= 誤差 =( / ) ( / )( / )V V LVL??=( / ) ( / )( / )V L V LVL≤ 有原公式得：誤差 =()/= 在允許范圍內(nèi)，假定值可以認定。 把式（ ）代入式（ ）得： =VL??????mi+1 式（ ） 式中： Li為液相中各組分的量。 已知進口物料組成 Fi，即合成出口氣組成，前已求出。 （ i） 溶解氨中的氣體量； （ ii）設(shè)備和管道的阻力； （ iii）設(shè)備和管道的熱損失； 計算物料點流程 其中各如圖 中各物料點的溫度和壓力匯總?cè)缦拢? 1T=35℃ 1P=30 MPa 2T=?6 ℃ 2P=29 MPa 3=20 ℃ 3=29 MPa 4=30 ℃ 4= 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 13 5T=30 ℃ 5P=31 MPa 6T=50℃ 6P= MPa 7=180 ℃ 7= MPa 8=360 ℃ 8=30 MPa 9T=220℃ 9P= MPa 10T=75 ℃ 10P= MPa 11=35℃ 11= MPa 12=35℃ 12= MPa 13T=35 ℃ 13P= MPa 14T=35℃ 14P=29 MPa 15=17 ℃ 15=29 MPa 16=20 ℃ 16=29 MPa 17T=?6℃ 17P=29 MPa 18= 35 ℃ 18= MPa 物料衡算 合成塔入口氣組成 (摩爾分數(shù) )（ 5 點） 已知入口氣的 NH3和 CH4+Ar 濃度，并假定氫與氮的比例為 3，因此 NH3： ,5NHy= %（已知） H2： 2,5H=[100 (+)]?%10043?= % N2： 25,Ny=[100 (+)] 14 100%= % CH4 : 4,5CH= ??= % Ar： 5,Ary= ?= % 表 入塔氣組分含量（包括 3， 4， 5， 6， 7 點） 組分 NH3 N2 H2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) % % % % % 100% 合成塔出口氣組成（ 8 點） 假定入塔氣 100 kmol，列方程求解。 25℃。 ： 35℃ ： 31MPa。 (112 kt/a ，按 330 天 /a計算 ) ： 表 新鮮氫氮比組成 組成 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) % ： 3NHy為 %， 4CH Ary ?為 %。在 冷交換器中，反應(yīng)氣與混合氣進行冷熱交換，并冷凝出一部分液氨進入液氨儲槽，氣體則進入下一個循環(huán)。分離出的液氨進入液氨儲槽，反應(yīng)氣繼續(xù)進入到冷交換器進行第二次液氨分離。后以 220℃的高溫出廢熱鍋爐與第一次出合成塔的混合氣在熱交換器進行熱交換。溫度升高到 180℃后被分成三股，其中兩股以各占混合氣 10%作為兩冷激氣 f1 、 f2分別調(diào)節(jié)第二絕熱床層溫度 和第三絕熱床層溫度，另外一股作為主線由合成塔底部中心管進入合成塔，在下部換熱器調(diào)節(jié)溫度后進入第一絕熱床層開始進行氨合成反應(yīng)。進行如此冷熱氣體熱交換后，混合氣以 20℃， 的狀態(tài)進入到循環(huán)機，增溫增壓到 35℃， 后進入到油水分離器，將混合氣中的油質(zhì)雜質(zhì)脫除后以 35℃， 31Mpa 的狀態(tài)進入合成塔環(huán)隙進行預(yù)升溫到 50℃，此為第一次進合成塔。 原料 氣凈化 對粗原料氣進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質(zhì)，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精制過程。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 10 第三章 氨合成化工工藝設(shè)計說明 合成氨工業(yè)的工藝介紹 原料氣制備過程、凈化過程以及氨合成過程。只有經(jīng)過還原處理后的催化劑才具有活性。中毒分為暫時性中毒和永久性中毒兩種。 催化劑的中毒 催化劑在穩(wěn)定活性期間，往往因接觸少量的雜質(zhì)而使活性明顯下降甚至被破壞，這種現(xiàn)象稱為催化劑的中毒。第一階段的反應(yīng)活化能為 126 kJ/mol～167 kJ/mol，第二階段的反應(yīng)活化能為 13 kJ/mol。 合成氨的催化機理 在無催化劑時，氨的合成反應(yīng)的活化能很高，大約 335 kJ/mol。決定反應(yīng)的主要因素是鐵催化劑的活性，反應(yīng)所產(chǎn)生的氨與氮氣、氫氣的分離以及氮、氫氣的循環(huán)使用。即以天然的磁鐵礦為主體配入一定量的助催化劑，經(jīng)過熔融，冷卻，破碎后制成的。由于受到所用催化劑活性的限制，溫度不能過低，因此為提高反應(yīng)后氣體中的氨含量，氨合成宜在高壓下進行。當(dāng)混合氣中氫氮摩爾比為 3時，氨平衡含量隨著溫度降低、壓力增加而提高。 催化劑 [13] 催化劑概述 合成氨原料氣（氮氫混合氣）在高溫、高壓和催化劑存在下直接合成為氨的工藝過程。 ：惰性組分的存在 ,降低了氫 ,氮氣的有效分壓 ,會使平衡氨含量降低。 影響平衡氨含量的因素 ：溫度越低 ,壓力越高 ,平衡常數(shù)越大 ,平衡氨含量越高。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 7 第二章 設(shè)計任務(wù)的理論基礎(chǔ) 氨合成理論基礎(chǔ) 氨合成反應(yīng)的熱效應(yīng) . 應(yīng)用化學(xué)平衡移動原理可知：低溫、高壓操作有利于氨的生成。純氨可以制的硝酸，進而制造硝酸銨、硝化甘油、三硝基甲苯和硝基纖維素等。 氨的化學(xué)性質(zhì) 氨易與許多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，性質(zhì)比較活潑，能與各種無機酸反應(yīng)生成鹽，例如與磷酸反應(yīng)生成磷酸銨；與 CO2反應(yīng)生成氨基甲酸銨，脫水成尿素；與 CO2和水反應(yīng)生成碳酸氫銨。加壓時易被液化為無色液體，不純時為淡黃色或淡藍色。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 6 第一章 緒 論 氨分子式 NH3，在標準狀態(tài)下是無色氣體，比空氣輕，具有特殊的刺激性臭味?？捎米饔袡C化工產(chǎn)品的氨化原料，還可用作冷凍劑。 產(chǎn)品 液氨主要用于生產(chǎn)硝酸、尿素和其他化學(xué)肥料，還可用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的原料。物料衡算主要是對進出設(shè)備的氣體或液體組成進行計算，熱量衡算是對進出設(shè)備的溫度和壓力等工藝參數(shù)進行計算，設(shè)備的計算與選型主要對合成塔、熱交換器等主要設(shè)備進行選型等計算。 本設(shè)計以天然氣為原料制氨，天然氣先經(jīng)脫硫，然后通過二次轉(zhuǎn)化，再分別經(jīng)過一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮氫混合氣，其中尚含有一氧化碳和 二氧化碳 約 %～ %（體積），經(jīng)甲烷化作用除去后，制得氫氮摩爾比為 3的純凈氣，經(jīng)壓縮機壓縮而進入 氨合成 回路，制得產(chǎn)品氨。 the selection of catalyst, curing and device test run are introduced. The design of the main workshop in small ammonia plant synthesis process ammonia is posed of nitrogen and hydrogen in high temperature, high pressure and catalyst under conditions of direct synthesis of ammonia Source of raw materials for natural gas, the natural gas of three period of transformation, the total ammonia and alcohol production process from the ammonia synthesis section of fresh process includes: ammonia synthesis, synthesis gas, ammonia liquid, waste heat main design elements include the synthesis section of material balance and heat balance, as well as the main equipment and process calculation, based on the calculation results and the actual factory to determine the size of major to their acquired knowledge to a simple arrangement of the material balance and heat balance, the design adopts Microsoft Excel to make the calculation more accurate, more simple, more convenient. Key words: material balance energy balance temperature transformation of synthetic ammonia 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 5 前言 合成氨的生產(chǎn)過程主要 分為：原料氣的制??；原料氣的凈化與合成。 關(guān)鍵詞： 物料衡算 熱量衡 算 低溫變換 合成氨 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 4 Abstract With an annual output of 112 kt/a ammonia shift conversion process design, the process of the synthetic ammonia and 112 kt/a ammonia plant transformation technology process setting and key, equipment main process parameters design for the calculation of thermal energy。并根據(jù)自己 獲得的知識對進行了簡單的設(shè)備布置。主要工藝流程包括：氨的合成，合成氣的循環(huán)，氨的液化，余熱的利用等環(huán)節(jié)。合成氨指由氮氣和氫氣在高溫、高壓和催化劑條件下直接合成的氨。 對主要工藝參數(shù)的設(shè)計進行了驗算； 對熱能的回收利用進行了評述； 對催化劑的選型、硫化和裝置的試運行進行了介紹。內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 1 目錄 摘 要 .....